持续高温下臭氧污染爆表 传统控制污染思路面临挑战
文章导读
高温晴热天气下，臭氧成为首要污染物，近日北京臭氧再次超标。2016年空气质量超标天数中：京津冀26.3%的天数以臭氧为首要污染物，珠三角70.3%的天数以臭氧为首要污染物。
▲ 来源：《瞭望》新闻周刊
高温晴热天气下，臭氧成为首要污染物，近日北京臭氧再次超标。
7月11日 17:18北京臭氧值
7月11日北京地区最高值（天气通）
2016年空气质量超标天数中：京津冀26.3%的天数以臭氧为首要污染物，珠三角70.3%的天数以臭氧为首要污染物。污染物排放和臭氧污染的形成是一种非线性关系，“减排也增加浓度，不减排更增加浓度”。臭氧污染是流动的，区域间联防联控比对雾霾时更难。
传统控制污染的思路和策略面临挑战
相比于公众广泛熟知的雾霾污染，臭氧污染正进入人们视野。
“对患有气喘病、肺气肿和慢性支气管炎的人来说，只要暴露在低浓度的臭氧中，都可能对他们产生明显的危害。”国家城市环境污染控制技术研究中心研究员彭应登告诉《瞭望》新闻周刊记者，平流层中的臭氧（O3），可以吸收太阳光照中的紫外线，是地球生物系统的“保护伞”。而近地层的臭氧对人体伤害极大，会刺激和损害人的呼吸系统、神经系统、眼睛、皮肤，让人感到眼睛发干，呼吸不适。
今年5月18～19日，北京、天津、河北中南部部分城市空气质量达到中度、重度污染，首要污染物为臭氧。6月以来的持续高温天气，加剧了京津冀及周边地区的大气污染，首要污染物也是臭氧。
上海市环保局近日发布的数据显示，今年前5个月，上海的臭氧日超标率为9%，臭氧污染日渐突出。
有关统计报告显示，臭氧已经取代PM2.5，连续三年成为珠三角首要大气污染物。
臭氧污染呈常态化
“臭氧污染和光化学污染基本上是一回事，光化学反应生成臭氧、过氧乙酰硝酸酯(PAN)等二次光化学烟雾污染物，臭氧是光化学烟雾的主要成分。”彭应登告诉记者，当年美国洛杉矶的光化学烟雾就是在城市里面形成的一种有特殊臭味的淡蓝色气体。
1948年光化学烟雾污染的洛杉矶
我国出现光化学烟雾的地方，主要是一些污染物不易扩散的城市。如兰州市，地处狭窄盆地，加之市内炼化企业、机动车排放的污染物，夏季容易形成光化学烟雾，在上个世纪七八十年代，兰州就出现过几次严重的光化学烟雾污染。
据介绍，近地层的氮氧化物（NOx）、挥发性有机物（VOCs），在高温、低湿、低风速、晴朗无云、阳光充足的情况下，就能反应生成臭氧。
“当前我国近地层臭氧污染比较严重，东部北部地区夏季小时浓度峰值常常超过400微克/立方米，是国家二级标准的2倍多，是世界卫生组织（WHO）推荐的健康标准的近4倍。”中国科学院大气物理研究所研究员孙扬告诉《瞭望》新闻周刊记者。
根据2016年实施的新《环境空气质量标准》，臭氧1小时内平均浓度超过200微克/立方米，日最大8小时平均值超过160微克/立方米的二级标准即为臭氧污染。一般情况下，臭氧浓度值大于300微克/立方米，肉眼就能看到，500到600微克/立方米，天空就会有浑浊烟雾的迹象。
专家认为，从数据和研究结果来看，全球许多地区夏季臭氧污染呈常态化，基本上是逐年增加的趋势。
近日发布的《2016年中国环境状况公报》显示，京津冀超标天数中（空气质量指数AQI大于100的天数），以臭氧为首要污染物的天数占污染总天数的26.3%。珠三角超标天数中，以臭氧为首要污染物的天数占总数的70.3%。
《2016年北京市环境状况公报》亦显示，2016年空气质量达标优良天数为198天，占全年天数比例是54.1%，在超标天数当中，臭氧成为大气中首要污染物的天数比例为31.5%。
“2016年全国338个地级及以上城市中，86%（288个）出现臭氧污染超标现象，京津冀鲁豫、长三角、珠三角和成渝地区为超标较集中的区域。这些区域总体近年来超标天数有增加的趋势。”孙扬说。
专家认为，臭氧污染受气候环境影响，南北方表现并不相同，广州9月份雨季过后，天气变得干爽，能见度变好，容易达到臭氧浓度的最高值。北京6月份气温上升，雨季未到，光照条件又好，容易达到臭氧浓度最高值。
“2016年北京超标天气中，PM2.5成为大气中首要污染物的天数比例达到65%，臭氧为31%。而广州正好相反，臭氧污染作为首要污染物的天数比例超过70%，而PM2.5只占不到30%。”彭应登告诉记者，南方冬天温度高、能见度好，所以在空气污染方面南北方有区别。
成因复杂治理难度大
热点地区人口与经济、消费持续增长，更多的能源消耗就要排放更多臭氧前体物，臭氧污染会不断加剧。美国奥巴马政府曾为了保护经济增长放宽了臭氧浓度限制标准，但仍比我国现行标准严格。相比于欧盟的臭氧最大8小时平均值120微克/立方米、世界卫生组织（WHO）最大8小时平均值100微克/立方米的标准，我国为160微克/立方米。
受访专家认为，即便我国的臭氧污染评价标准比较宽松，但要达标仍非常困难。
“臭氧治理的难处在于目前的大气环境中臭氧的产生原料非常充足，一旦遇到适合的气象条件，臭氧污染就会出现。”孙扬认为，在新的能源使用技术出现前，臭氧污染加重趋势恐怕还将继续。
据专家介绍，臭氧的前体物氮氧化物基本是人为排放源，主要来自机动车尾气、化石燃料燃烧，工业生产过程也会产生氮氧化物。“大气十条”实施以来，全国氮氧化物排放量降低，例如近日发布的《中国可持续发展遥感监测报告（2016）》显示，整体上2010～2015年中国NO2柱浓度（指垂直于地面单位面积内的大气中NO2分子数量）的高值区范围有所缩小，且京津冀地区、长三角和珠三角地区等常年NO2浓度较高，是大气污染较严重的区域，目前NO2浓度均已有不同程度的降低。
挥发性有机物来源更广泛，有汽车喷涂、印刷厂油墨挥发、加油站油气挥发、化工厂炼油过程油气挥发等等。除了人为源，挥发性有机物还有不少来自森林植被等自然源。我国挥发性有机物污染防治仍处于起步阶段，存在排放基数不清、治理措施不力、监测能力不足、标准缺失以及法规滞后等问题，目前全国的挥发性有机物排放量依然呈增长趋势。
孙扬认为，“目前对于氮氧化物的人为源减排较多，但挥发性有机物人为源减排较少、自然源无法减排，这恰恰形成了臭氧更易生成的配比，导致臭氧浓度增高。”
目前，我国很多大城市的臭氧污染状态或浓度区间处在高位，很难降低，即“减排也增加浓度，不减排更增加浓度”，孙扬向记者解释说，臭氧并不是直接排放，而是氮氧化物与挥发性有机物在大气中发生反应的产物，因此和减排并不是直接对应。
彭应登也认为，污染物的排放和臭氧污染的形成之间是一种非线性关系。他告诉记者，臭氧污染形成非常复杂，在每一个城市中的表现规律不同，有的城市臭氧污染的主控因子是氮氧化物，有的主控因子是挥发性有机物。因此即便氮氧化物排放量降低，也不一定能够消除臭氧污染。
另外，臭氧污染是流动的，夏季最容易出现臭氧峰值的地区是工业发达、机动车多的城市的下风向地区。
“一个城市产生的氮氧化物和挥发性有机物可能会传输到另一个城市产生臭氧污染，在区域之间联防联控比较困难，比对雾霾的联防联控更难。”彭应登认为，虽然臭氧前体物污染源主要来自城市，但需要一段时间来进行光化学反应，期间污染物随着空气流动向城市的下风向输送，空气中臭氧浓度的高值往往在郊区或农村。
还需注意的是，京津冀地区冬季有雾霾污染，夏季有光化学烟雾污染，但现在大部分的环保手段都放在了冬季重污染雾霾的控制上，对于非供暖期臭氧污染前体物的控制不够重视，传统的控制污染的思路和策略面临着挑战。
宜分城施策协同治理
大气污染物控制方面，我国主要遵循多污染协同治理的原则。彭应登认为，我们在控制PM2.5的时候，也要实现对臭氧前体物的控制，只有采取多污染协同控制，才有可能把所有污染物的种类全部控制住。
从治理的策略来说，南北方侧重点不一样。专家提出，北方地区现阶段最大的污染控制难题是PM2.5，应优先治理，同时坚持多污染物协同控制解决臭氧问题，严格机动车尾气排放标准、生活类污染物排放标准，加快进入臭氧污染的纵深治理期。现阶段南方地区PM2.5污染控制的难度较小，需着力解决臭氧污染问题。
“臭氧污染形成和前体污染物排放之间是一种非线性关系，要先摸清楚每个城市臭氧形成的机理和特点，再分城施策，决定优先控制氮氧化物还是挥发性有机物。”彭应登建议。
孙扬认为，应“针对高活性的挥发性有机物优先进行减排”，因为“研究表明，挥发性有机物里的烯烃和芳香烃是臭氧生成过程中活性更强、贡献更大的关键前体物种。”
专家建议，要开展重点区域、重点行业挥发性有机物排放总量控制。分行业、分区域逐步建立挥发性有机物人为源国家排放清单，针对京津冀鲁、长三角、珠三角等重点区域以及石油化工、工业涂装、包装印刷等重点行业提出不同的总量控制要求，将挥发性有机物排放逐步纳入排污许可、总量减排等制度控制范围。
目前我国还没有专门针对臭氧污染的规划或者法规，但一些省份已先期出台了针对臭氧污染的治理方案。如天津市环保局制定了《2017年挥发性有机物和臭氧专项整治行动方案》；上海市提出今后五年以控制PM2.5和臭氧浓度为首要任务，深入推进长三角区域大气污染联防联控；广州市提出，今后五年要开展以细颗粒物和臭氧污染防治为重点的城市大气防控。
针对臭氧监测问题，中科院遥感与数字地球研究所研究员程天海告诉记者，目前地面监测站布点不均，空间代表性不强；而近地层臭氧污染监测需要多元技术协同，卫星遥感数据与地面监测站相互配合。目前遥感监测还难以做到对近地层的臭氧高精度监测。
此外，在城市化的过程中，如果城市规划做得不好，城市群之间没有缓冲的空间，城市间过于密集、汽车使用过多，臭氧污染会难以避免。彭应登认为，如果能运用现有的控制臭氧污染知识，在未来新城市、新地区的开发过程中进行合理安排，是可以预防臭氧污染形成的。
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